Основные месторождения железных руд. Как добывают железо? Месторождение железных руд Кавказа и Закавказья

По разведанным (подтвержденным) запасам месторождения железных руд разделяют на весьма крупные (более 1 млрд т), крупные (300 млн–1 млрд т), средние (50–300 млн т) и мелкие (менее 50 млн т).

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. Добыча железных руд на рубеже XX–XXI вв. осуществлялась более чем в 40 странах. Основное количество железорудного сырья добывалось на месторождениях магнетит-гематитовых руд в железистых кварцитах и сланцах. Превалирующее большинство месторождений этого типа разрабатывается открытым способом. Второе место по объемам разработки занимают месторождения осадочных гидрогётит-шамозит-сидеритовых руд.

Мировое производство товарных железных руд составляет около 1 млрд т. На 12 стран-продуцентов приходится 92,1 % суммарного производства железных руд: Китай – 24,2 %, Бразилия – 17,5 %, Австралия – 14,3 %, Россия – 7 %, Индия – 6,5 %, США – 6,1 %, Украина – 4,6 %, Канада – 3,6 %, ЮАР – 3 %, Венесуэла – 2 %, Швеция – 2 %, Казахстан – 1,3 %.

В Китае разрабатывается около 100 крупных месторождений, запасы которых превышают 100 млн т (содержание железа в рудах в среднем 33 %). Действуют 17 горнодобывающих компаний. В Австралии почти вся горнодобывающая промышленность страны сосредоточено в железорудной провинции Пилбара (Западная Австралия). На этот регион приходится 97 % всех добытых в стране руд. Самым крупным продуцентом железорудного сырья является компания « Rio Tinto " s Hamersley Iron » .

В России наиболее крупные месторождения сосредоточены в Центрально-Черноземном регионе. Эксплуатация железорудных месторождений здесь ведется тремя горно-обогатительными комбинатами (Лебединским, Михайловским и Стойленским). Месторождения железных руд разрабатываются также в Северном (Ковдорское, Костомукшское и Оленегорское месторождения), Уральском, Западно-Сибирском и Восточно-Сибирском регионах.

МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗАВАНИЯ. Железорудные месторождения образовывались во все эпохи: начиная с позднего архея и раннего протерозоя до миоцена и плиоцена включительно. На геосинклинальном этапе основная концентрация железа происходит на ранней стадии и тесно связана с базальтовым магматизмом, когда формируются магматические и скарновые месторождения железных руд. Средняя и поздняя стадии геосинклинального цикла для железа мало продуктивны.

Экзогенные железорудные месторождения начали формироваться в раннем протерозое, когда существовали специфические условия переноса железа, поступавшего с континентов в водные бассейны. Железо, по-видимому, переносилось в виде бикарбонатов в глубинные области океана, где осаждалось в виде гидрооксидов и частично карбонатов совместно с кремнистыми образованиями. Последующий метаморфизм таких образований мог привести к формированию железистых кварцитов, с которыми связаны огромные запасы железорудного сырья. Осадочные месторождения железа, возникшие в более поздние эпохи, формировались в основном в зоне шельфа за счет соединений железа, поступавших с суши, предварительно испытавших интенсивное латеритное выветривание. Перенос железа осуществлялся в виде коллоидных растворов, предохраненных гумусовыми кислотами от коагуляции. В зависимости от изменения окислительно-восстановительного потенциала в области накопления осадков возникали бурожелезняковые либо силикатные железные руды.

Докембрийская эпоха была исключительно благоприятной для формирования крупных и уникальных месторождений железорудного сырья. К ним относятся месторождения железистых кварцитов и образованным по ним богатых мартит-гематитовых руд Кривого Рога (Украина), КМА (Россия), Западной Австралии (месторождение Хамерсли), района Лабрадора (Канада), озера Верхнего (США, Канада), штатов Бихар и Орисса (Индия), Минас-Жерайс (Бразилия) и др.

Раннепалеозойская эпоха по сравнению с докембрийской характеризуется менее значительным железооруденением, связанным с каледонским тектогенезом. Месторождения железных руд встречаются во многих странах мира, но удельный вес их в мировых запасах и добыче относительно невелик. Наиболее крупные месторождения этого возраста известны в Северной Америке – Уобана (провинция Ньюфаундленд в Канаде) и месторождения Бирмингенского района штата Алабама в США.

В позднепалеозойскую эпоху образовался ряд месторождений в СНГ. Большая часть их представлена контактово-метасоматическими магнетитовыми рудами, генетически связанными с гранитоидами. К ним относятся месторождения Тагило-Кушвинской группы на Урале (Высокогорское, Горноблагодатское и др.); в Кузнецком Алатау (Тейская группа), Горном Алтае (Инское, Белорецкое и другие месторождения). В Казахстане месторождения этого возраста известны в Кустанайском рудном районе (Качарское, Сарбайское, Соколовское и др.), а также в Центральном Казахстане (Атасуйская группа, в которой наиболее крупным является месторождение Западный Караджал). Многочисленные, но относительно небольшие месторождения имеются в Западной Европе – в Австрии, Бельгии, Франции. Издавна разрабатываются сидеритовые месторождения Австрии в Восточных Альпах, в районе развития девонских отложений, представленных граувакками, известняками, филлитами, кварцитами и песчаниками. Из них наиболее крупным является месторождение Эрцберг. Месторождения этого возраста выявлены также в Алжире, Ливии и других странах Северной Африки.

В мезозойскую эпоху были образованы многочисленные осадочные морские и континентальные (речные и озерные) железорудные месторождения на молодых эпигерцинских платформах и плитах. Накопление железных руд происходило в больших масштабах. Одной из крупнейших в мире является Западно-Европейская провинция, где образовались оолитовые железные руды, состоящие из лимонита и гематита и в меньшей степени из сидерита и шамозита. Большая часть этой провинции находится на территории Франции. Крупные месторождения железных руд юрского возраста сосредоточены в Великобритании – в Линкошире (месторождение Фродингем), Йоркшире (месторождение Кливленд), Оксфоршире (месторождение Банбери) и др. В Германии наиболее значительные месторождения расположены в районе Зальцгиттера. Здесь рудоносен базальный конгломерат нижнего мела мощностью 5–100 м. С ним связаны оолитовые бурые железняки. Содержание железа в рудах 25–33 %, SiO 2 17–30 %, CaO 4– 9 %, P менее 0,9 %.

В Северной Африке в мезозойскую эпоху сформировалась многочисленная группа железорудных месторождений (тип Бильбао). Они отличаются небольшими запасами (от 1 до 20–30 млн т), реже до 100 млн т, но характеризуются высоким качеством руд (среднее содержание железа около 52 %). К этой группе принадлежат месторождения замещения в известняках юры и мела: в Алжире месторождения Уэнза, Бу-Кхарда, Бени-Суэйф; в Марокко – Уиксон; в Тунисе – Джерисса, Дуария и др. В Азии мезозойские месторождения железных руд известны в Китае и Малайзии. В Китае они представлены несколькими типами. В провинции Хубэй разведана группа месторождений Дае. Рудные залежи расположены на контакте известняков триаса с интрузиями диорита и сиенита. Они представлены в основном гематитом, местами магнетитом, реже лимонитом. Содержание железа 57,6–60,5 %, P 0,03–0,1 %, S 0,06–0,32 %, SiO 2 5,9–9,4 %.

На территории России Н. М. Страхов выделил Северо-Евразийскую металлогеническую провинцию, в пределах которой расположены: Липецкий и Тульский бассейны сидерит-гидрогётитовых руд; месторождения сидерит-гидрогётитовых руд Горьковской и Вятской областей; месторождения инфильтрационного типа Алапаевской группы восточного склона Урала; Хоперский железорудный район; Аятский бассейн морских руд (K 2) в Восточном Зауралье; Западно-Сибирский бассейн морских оолитовых руд в среднем течении р. Обь. Многочисленные месторождения железных руд известны в пределах Сибирской платформы в области развития траппов пермо-триаса, тяготеющих к краевым частям Тунгусской синеклизы.

Кайнозойская эпоха характеризовалась исключительно широким проявлением процессов формирования железных руд, которые привели к образованию: 1) многочисленных месторождений латеритного типа в Америке, Азии, Океании и Африке; 2) осадочных (морских и континентальных) месторождений на территории СНГ, Западной Европы, Северной Америки и Африки; 3) скарновых месторождений в Румынии, Индонезии, Мексике и других странах. Для этой эпохи характерны крупные ресурсы железа, заключенные в месторождениях латеритных руд, которые часто содержат промышленные концентрации Ni и Co. На территории СНГ крупнейшим по запасам руд является Керченский бассейн, включающий Северное Причерноморье, восточную часть степного Крыма, Керченский и Таманский полуострова. Месторождения осадочных руд третичного возраста известны в ряде стран Западной Европы – Дании, Германии (Кессенберг, Грюнтен), Бельгии (Герольд), Швейцарии (Делемон).

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ . Железорудные месторождения промышленного значения весьма разнообразны. Среди них выделяются: 1) магматические, 2) карбонатитовые, 3) скарновые, 4) вулканогенные гидротермальные, 5) вулканогенно-осадочные, 6) кор выветривания, 7) осадочные и 8) метаморфогенные. Основные запасы железных руд в земной коре связаны с метаморфогенными и осадочными месторождениями.

Магматические месторождения. В группе собственно магматических месторождений железных руд выделяются два класса, связанные: 1) с кислыми изверженными породами и 2) с основными и ультраосновными породами. Типичным представителем первого класса является месторождение Кирунавара , расположенное в Северной Швеции. Разработка его началась в XIX веке после внедрения в производство томасовского способа плавки стали, когда стало возможным промышленное использование фосфористых руд. Месторождение представлено плитообразным рудным телом субмеридионального простирания с падением на восток под углом 50–60, залегающим по контакту сиенит-порфиров в лежачем боку и кварцевых порфиров в висячем. Протяженность этого тела достигает 4,75 км, средняя мощность 100 м. Оно сложено магнетитом в тесной ассоциации с апатитом. Жильные минералы представлены авгитом, роговой обманкой, биотитом и турмалином. Руды массивные, плотные, реже с флюидальной и брекчиевидной текстурой. Рудное тело пересечено дайками аплитов, сиенит-порфиров и гранитов. Содержание Fe составляет 55–70 %, P – 3,5–6 % и более. В апатитах присутствуют редкие земли и иттрий в пределах 0,15–0,65 %. Запасы магнетитовых руд месторождения Кируновара оцениваются в 1,8 млрд т. Месторождение интенсивно разрабатывается. Руда поступает на металлургические предприятия Швеции, Германии и Великобритании. Удельный вес месторождений данного типа превышает 5 % и в основном приходится на Швецию.

Магматические месторождения, связанные с основными и ультраосновными породами, представляют собой зоны концентрированной вкрапленности с шлировыми и жило-линзовидными обособлениями титаномагнетита. Основным рудным минералом месторождений этого класса является титаномагнетит со структурой распада твердого раствора, представляющего собой магнетит, содержащий тонкопластинчатые вростки ильменита. В подчиненном количестве отмечаются зерна магнетита, ильменита и шпинели. Руды характеризуются промышленными концентрациями Fe, V, иногда Ti и низким содержанием S и P. Месторождения этого класса широко известны на Урале (Качканарское, Кусинское и др.), в Горном Алтае (Харловское), в США (Тегавус), ЮАР и других странах.

Карбонатитовые месторождения. С карбонатитовыми массивами нередко связаны железорудные месторождения. Они приурочены, как правило, к щелочно-ультраосновным интрузивам центрального типа. Характерны перовскит-титаномагнетитовые и апатит-магнетитовые руды. Такие месторождения известны в России на Балтийском щите (Ковдор, Африканда), Сибирской платформе (Гулинский массив), на Африканской платформе (Сукулу в Уганде, Дорова в Зимбабве, Люлекоп в ЮАР и др.).

Типичным примером может служить Ковдорское месторождение. Оно расположено в Кировском районе Мурманской области и приурочено к одноименному массиву ультраосновных-щелочных пород и карбонатитов площадью 40 км 2 . Массив представляет многофазный интрузив центрального типа, сложенный последовательно внедрившимися оливинитами, мельтейгитами, ийолитами, нефелиновыми сиенитами, а также сложным комплексом силикатных метасоматитов и карбонатитов. Магнетитовые руды и магнетитсодержащие породы слагают вытянутое в субмеридиональном направлении рудное тело длиной 0,3 км и шириной 0,1–0,8 км. Месторождение разведано до глубины 600–700 м. Преобладают руды с небольшим содержанием кальцита: апатит-форстерит-магнетитовые, форстерит-магнетитовые и флогопит-апатит-форстерит-магнетитовые. Во всех разновидностях руд наблюдается тонкая вкрапленность пирохлора и бадделеита. Содержание основных компонентов в рудах составляет (%): Fe 20–55 (в среднем 29), MgO 15–17, CaO 11–12, P 2,9, S 1,2, MnO и TiO 2 – десятые доли процента. Месторождение разрабатывается АО «Ковдор» .

Скарновые (контактово-метасоматические) месторождения связаны с умеренно кислыми интрузивами (гранодиоритами, кварцевыми диоритами), контактирующими обычно с карбонатными толщами. Они широко распространены на Урале (Высокогорское, Гороблагодатское и др.), в Казахстане в Кустанайской области (Соколовское, Сарбайское, Качарское и др.), Горной Шории и Хакассии (Тейское, Тельбес, Таштагол, Абаканское и др.), США (Айрон-Спрингс, Адирондак), Марокко (Риф), Румынии (Банат) и других странах.

Месторождения представлены пластообразными залежами, линзами, гнездами сплошных руд и вкрапленностью магнетитов в скарнах. Состав скарнов разнообразен: встречаются гранатовые, гранат-эпидотовые, пироксен-гранатовые, актинолитовые и эпидот-хлоритовые. Содержание железа в рудах варьирует от 20 до 70 %. Нередко присутствует сера (до 3 %), связанная с вкрапленностью в рудах пирита и халькопирита.

Соколовское месторождение. Оно расположено в 40 км от г. Кустаная в Тургайском прогибе и приурочено к зоне гранат-пироксен-скаполитовых скарнов, развивавшихся вдоль зоны разлома по контакту палеозойских известняков с диоритами и порфиритами. В скарновой зоне, вытянутой в субмеридиональном направлении на 7,3 км, залегает магнетитовое рудное тело, падающее на запад под углом 70–80. Наиболее высокие концентрации магнетита наблюдаются в южной части рудного тела. Здесь на верхних горизонтах мощность рудного тела достигает 250–270 м. На остальной площади месторождения мощность его не превышает 100–110 м. Оруденение развито в пачке известняковых туффитов (мощность 120–140 м), залегающих под толщей порфиритов. Субширотные и диагональные разломы делят месторождение на ряд отрезков протяженностью 800–1400 м. Руды магнетитовые, массивные, реже вкрапленные. На верхних горизонтах месторождения до глубины 70–75 м магнетиты мартитизированы. Содержание Fe в богатых рудах составляет 57–58 %, S 1,35–2,57 %, P 0,07–0,09 %. Среди вкрапленных руд, требующих обогащения, различают два сорта: с содержанием Fe 30–50 и 20–30 %. Руды характеризуются высокими концентрациями Ca и Mg, что улучшает технологический процесс их плавки. Месторождение разрабатывается «Соколовско-Сарбайской ассоциацией» . Добытая руда поступает на Соколовско-Сарбайский ГОК.

Вулканогенные гидротермальные месторождения парагенетически тесно связаны с траппами. Они широко распространены на Сибирской платформе, где образуют ряд железорудных районов: Ангаро-Катский, Ангаро-Илимский, Среднеангарский, Канско-Тасеевский, Тунгусский, Бахтинский и Илимпейский. Месторождения залегают в палеозойских отложениях платформенного чехла. Область их распространения контролируется развитием интрузивных траппов, ниже которых в разрезе залегают галогенные отложения. С ними связывают образование хлоридов железа, которые мигрировали в вышележащие комплексы пород. Путями интенсивной миграции этих растворов являлись тектонические разрывы, а также, возможно и трубка взрывов. В результате их воздействия происходили метасоматические изменения пород и оруденение. Рудные тела жилообразной, линзообразной и часто неправильной формы. Наиболее богатые рудные зоны сложены как телами сплошных, так и брекчиево-вкрапленных и вкрапленных руд. Содержание железа в рудах варьирует от 25 до 60 %. Рудообразующий магнетит всегда содержит изоморфную примесь магния и относится к разности магномагнетита.

Наиболее крупным и типичным представителем этой группы является Коршуновское месторождение. Оно находится в районе г. Же- лезногорска Иркутской области вблизи железнодорожной магистрали Тайшет–Лена. Месторождение локализовано в отложениях платформенного чехла, представленных аргиллитами, известняками, мергелями, алевролитами и песчаниками кембро-ордовика. Места пересечения осадочных пород крутопадающими тектоническими нарушениями выполнены туфобрекчиями и обломками вмещающих пород, подвергшимися метасоматическим изменениям. Форма рудных тел – штоко-, линзо- и столбообразная. Основное рудное тело вытянуто с юго-запада на северо-восток на 2,5 км при ширине 0,4–0,6 км. На глубину рудное тело суживается и прослежено до 1100 м. Доминируют брекчиевые и вкрапленные руды, которые связаны постепенными взаимопереходами. Главный рудный минерал магномагнетит, содержащий до 6 % MgO. Второстепенный рудный минерал гематит. Разведанные запасы месторождения превышают 400 млн т; среднее содержание Fe 34,4 %, S 0,02 % и P 0,2 %. Эксплуатация месторождения ведется Коршуновским ГОК.

Вулканогенно-осадочные месторождения встречаются относительно редко. К ним относится Западный Караджал в Казахстане, Терсинская группа в Кузнецком Алатау, в Алжире Гара Джебилет и Мишери Абделазис, в Германии месторождения Лан и Дилль. Они пространственно связаны, как правило, с синклинальными зонами эвгеосинклинальных формаций. Рудные пласты обычно деформированы вместе с вмещающими их толщами. Руды сложены гематитом, магнетитом и сидеритом. В них встречаются сульфиды – пирит, халькопирит, арсенопирит, сфалерит, галенит, а среди нерудных (жильных) минералов – серицит, хлорит, кварц, опал, халцедон, доломит, анкерит, апатит и др. Промышленное значение месторождений этой группы невелико.

Типичным представителем этой группы является месторождение Западный Караджал. Оно находится в Карагандинской области Казахстана примерно в 110 км к юго-западу от ст. Жана Арка. В разведке этого месторождения принимали участие выпускники 1957–1958 гг. геолого-географического факультета Белорусского государственного университета (В. П. Ерошин, Д. М. Ерошина). В районе месторождения развиты свита эффузивных и туфогенных пород нижнего–среднего девона (мощность до 1,5 км) и такой же мощности свиты осадочных пород верхнего девона – нижнего карбона. Породы, слагающие эти свиты, сильно дислоцированы, смяты в складки, разбиты разломами и прорваны дайками диоритов и диоритовых порфиров. До глубины 600 м породы залегают под углом 45–50, формируя сложную по строению синклиналь. Рудная залежь образует пластообразное тело, прослеживающееся по простиранию на 6,5 км и по падению на 0,8 км. Мощность этого тела 20–40 м. В нижней части рудной залежи развиты гематитовые руды, в средней – преимущественно магнетитовые, а верхней – бедные гематитовые и марганцевые руды. Второстепенные минералы – сидерит, барит пирит, галенит, сфалерит. Разведанные запасы месторождения превышают 300 млн т руды, со средним содержанием Fe 55,6 %, SiO 2 12,4 %, S 0,6 % и P 0,03 %.

Месторождения выветривания. Они чаще всего представлены: 1) латеритами и 2) железными шляпами. Месторождения железистых латеритов образуются при выветривании массивов основных и ультраосновных пород в условиях влажного тропического климата. В этих обстановках происходит разложение силикатов, содержащих двухвалентное железо с образованием лимонитовых руд обогащенных Ni, Co, Cr, и Mr, т. е. возникают природно-легированные руды. Крупнейшие месторождения, связанные с корой латеритного выветривания, находятся на Кубе. Латеритный покров мощностью от 5 до 30 м развит на площади 150 км 2 и прослеживается с перерывами на несколько десятков километров. Руды сложены землистым элювием, содержащим гидрооксиды железа, гематит, остатки серпентинита с примесью зерен хромшпинелидов, силикатов никеля. Руды содержат (%): Fe 40–50, Cr 2 O 3 1,5–1,8 (до 4), Ni 0,7–0,8 (до 2,5), Mn 0,5–3, P сотые доли, S до 0,2, SiO 2 18–30 и Al 2 O 3 10–12. Возраст месторождений третичный, общие запасы их 15 млрд т. Наиболее крупными являются месторождения Моа и Майари.

Месторождения железных шляп образуются при окислении сульфидных или сидеритовых руд. Руды чаще всего сложены гидрооксидами железа. Они имеют пористое, ячеистое, кавернозное или колломорфное строение. В рудах железных шляп сохраняются некоторые ценные элементы – Au, Ag, Pb, Ni и др.

Осадочные месторождения. Распространены весьма широко и имеют важное экономическое значение, занимая второе место среди других генетических типов железных руд. По условиям образования они разделяются на морские и континентальные.

Осадочные морские месторождения образуются в результате переноса железа речными подземными водами в виде тонких и грубых взвесей, коллоидных растворов и коагуляции их при встрече с солеными водами морских бассейнов. Рудоотложение часто происходит при трансгрессии моря, что способствует формированию руд с оолитовыми структурами. Среди них выделяются оксидные руды, состоящие из гидрооксидов железа, силикатные руды, представленные главным образом железистыми хлоритами, и карбонатные – существенно сидеритовые руды. Морские осадочные месторождения встречаются среди отложений различного возраста – от протерозойских (Нижнеангарское месторождение) до третичных включительно (Керченский железорудный бассейн, месторождения в Нигере и Бенине и др.). В рудах морских осадочных месторождений содержание Fe колеблется в пределах 20–50 %, чаще составляет 30–40 %.

Среди осадочных морских железорудных месторождений различают геосинклинальные и платформенные. Первые представлены сидеритовыми пластовыми месторождениями в морских терригенно-карбонатных отложениях (Бакальская группа месторождений Западного склона Южного Урала) и морскими гематитовыми месторождениями в терригенно-карбонатных отложениях (Нижнеангарское, Клинтон в США). Платформенные морские месторождения сложены сидерит-лептохлорит-гидрогематитовыми рудами (Аятский, Керченский, Западно-Сибирский, Лотарингский бассейны).

Характерным представителем осадочных морских бассейнов платформенного типа является Керченский железорудный бассейн. Бассейн был открыт еще в 1830-х годах. Руды стали осваиваться в 1955–1970-х годах. Он охватывает восточную и северную окраины Керченского полуострова и прослеживается на Таманский полуостров. Площадь его составляет 150 км 2 . Территория бассейна сложена верхнетретичными отложениями, смятыми в пологие складки с осями, вытянутыми в широтном и северо-восточном направлениях. Выделяются два типа месторождений осадочных железных руд. Первый тип приурочен к крупным тектоническим брахисинклинальным структурам – мульдам, второй – связан с ложнотектоническими структурами – компенсационными прогибами в зоне развития грязевого вулканизма.

Верхнетретичные отложения, слагающие мульды, включают ряд пластов глин, переслаивающихся с песками, а в нижней части с известняками. Рудный пласт подстилается известняками понтического яруса (нижний плиоцен). В центральных частях мульд он залегает горизонтально, а на крыльях наклонен под углом 10–15. Мощность пласта колеблется от 2–3 м на крыльях до 25–30 м в осевых частях мульд. Рудный пласт сложен в основном оолитовыми рудами. Размер оолитов варьирует от долей миллиметра до 5–10 мм. Они сцементированы керченитом, вивианитом, баритом, псиломеланом, пиролюзитом, карбонатами железа и марганца. Главными типами руд являются «табачные» и «коричневые». Первые формировались в окислительно-восстановительной зоне, вторые за счет первых в окислительной зоне. Второстепенными являются марганцево-железистые «икряные» руды, отличающиеся от «коричневых» повышенным содержанием марганца. Наиболее высококачественные «коричневые» руды, главными минералами которых являются гидрогётит и ферримонтмориллонит, а второстепенными – псиломелан, пиролюзит, гипс, арагонит, кальцит, пирит, керченит, кварц, полевой шпат и глауконит. В «коричневых» рудах содержится (%): Fe 37,7; MnO 3;V 2 O 5 1,20; P 1,0; S 0,06; As 0,13.

Осадочные континентальные месторождения представлены преимущественно бурожелезняковыми рудами озерного и болотного генезиса. Такие руды широко распространены на Восточно-Европейской платформе и известны в Тульской и Липецкой областях. Они характеризуются низким содержанием железа (до 30–40 %). Наиболее крупное месторождение этого типа – Лисаковское было открыто в 1960-х годах в Кустанайской области (Казахстан). Рудные залежи здесь вытянуты на десятки километров вдоль палеорусел рек. Содержание Fe в рудах 30–35 % и P около 0,5 %.

Метаморфогенные месторождения имеют исключительно важное экономическое значение. На их долю приходится основная масса мировых запасов и около 60 % мировой добычи железных руд. По запасам это, как правило, уникальные и крупные месторождения. Они известны на Канадском, Бразильском, Индийском, Южно-Африканском, Балтийском и Украинском щитах, а также на Китайской и Австралийской платформах, Курско-Воронежском массиве и в других провинциях, сложенными докембрийскими образованиями.

К этой серии относятся: 1) залежи железистых кварцитов и 2) богатых железных руд в древних метаморфических формациях. Железистые кварциты присущи только докембрийским складчатым областям. Они представляют собой сравнительно бедные руды с содержанием железа 20–40 % (чаще 32–37 %) и характеризуются крайне низкими концентрациями P и S. Все крупнейшие месторождения железистых кварцитов с запасами руды в миллиарды и десятки миллиардов тонн относятся к нижнепротерозойским эвгеосинклинальным образованиям, претерпевшим метаморфизм фации зеленых сланцев. Главными минералами железистых кварцитов этой формации являются кварц, магнетит, гематит, куммингтонит, биотит, хлорит, реже сидерит, пироксены и щелочные амфиболы. Более глубоко измененные месторождения амфиболитовой фации метаморфизма представлены менее крупными (сотни миллионов тонн) месторождениями.

С толщами железистых кварцитов связаны залежи богатых железных руд. Они представляют собой продукт природного обогащения железистых кварцитов, образующихся в результате выщелачивания кварца и разложения силикатов при процессах древнего выветривания или метаморфизма. Существуют два основных морфологических типа залежей богатых руд – плащеобразные и линейные. Первые залегают на головах крутопадающих пластов железистых кварцитов, вторые – представляют собой уходящие на глубину, протяженные по простиранию и значительной мощности клинообразные рудные тела богатых железных руд среди железистых кварцитов. Минеральный состав богатых руд: мартит и мартитизированный магнетит, гематит, гётит, гидрогётит, глинистые минералы, вторичные карбонаты и пирит. Руды имеют высокое содержание Fe (54–69 %).

Крупнейшими железорудными бассейнами этого типа являются в СНГ: Курская магнитная аномалия (Лебединское, Михайловское, Коробковское, Салтыковское и др. месторождения), Криворожский железорудный бассейн, в дальнем зарубежье – железорудный пояс Лабродора (Канада), группа месторождений в районе озера Верхнего (США), в штате Минас Жерайс (Бразилия), в штатах Бихар и Орисса (Индия), бассейн Хамерсли (Западная Австралия) и т. д.

Типичный представитель этой группы – Криворожский (Криворожско-Кременчугский) железорудный бассейн. Расположен на правобережье Днепра в пределах Украины. Продуктивной является криворожская серия железистых пород протерозойского возраста, простирающаяся в виде узкой полосы север-северо-восточного простирания на 100 км. Ширина ее в районе Кривого Рога достигают 5–6 км. Криворожская серия залегает трансгрессивно с резким угловым несогласием на породах архея. В разрезе ее выделяют три отдела: нижний – аркозово-филлитовый (подрудный); средний – рудоносный, представленный железистыми кварцитами и роговиками, и верхний – глинисто-сланцевый (надрудный). Геологическая структура бассейна очень сложная (рис. 1). Криворожская серия образует сложный синклинорий, состоящий из синклинальных и антиклинальных складок с падением крыльев под углами 45–80. Шарниры синклиналей погружаются под углом до 40 в северном направлении. В бассейне выделяется ряд рудоносных структур (с юга на север): Ингулецкая (Южное рудное поле), Саксаганская (Главное, или Саксаганское рудное поле), Первомайская, Анновская, Желтореченская (Северное рудное поле), Попельнонастовская.

Среди железистых кварцитов различают магнетитовые, магнетит-гематитовые, гематитовые типы и оксидные их разности. Богатые руды, состоящие в основном из оксидов и гидрооксидов железа, слагают пласто-, столбо-, штоко- и линзообразные залежи среди железистых кварцитов. Они характеризуются высоким содержанием Fe (54–64 %) и низкими концентрациями вредных примесей (S 0,03–0,15 %, P 0,04–0,26 %). Запасы богатых руд составляют 1,5 млрд т (среднее содержание Fe 57,6 %), железистых кварцитов-18 млрд т (среднее содержание Fe 35,9 %).

МЕСТОРОЖДЕНИЯ И РУДОПРОЯВЛЕНИЯ В БЕЛАРУСИ. Железные руды выявлены в породах кристаллического фундамента и осадочном чехле (болотные руды, сидерит). В кристаллическом фундаменте известны 2 месторождения и 10 рудопроявлений. Наиболее крупным месторождением является Околовское , расположенное в Столбцовском районе Минской области. Железистые кварциты связаны со стратифицированными образованиями околовской серии (возраст около 2 млрд лет). Они находятся в тесной парагенетической ассоциации с вмещающими плагиогнейсами и амфиболитами. Залегание железистой толщи осложнено тектоническими нарушениями субширотного, субмеридионального и северо-западного простирания. На месторождении выявлены три горизонта железистых кварцитов мощностью от 20–80 до 125–259 м, имеющих пластообразную форму, моноклинальное залегание с падением на юго-восток под углом 60–80. В горизонтах выделяется до 5–6 рудных пластов. Развиты два основных типа руд: силикатно-магнетитовые кварциты и магнетитовые амфиболиты. Главный рудный минерал-магнетит, изредка встречаются пирит, пирротин, халькопирит, ильменит, а в слабо развитой зоне окисления – мартит, гематит и лимонит. Среднее содержание железа в продуктивных пластах 27 %. Руды хорошо обогащаются. По данным предварительной разведки запасы железных руд категории С 1 до глубины 700 м составляют 340 млн т.

Новоселковское месторождение ильменит-магнетитовых руд находится в Кореличском районе Гродненской области. Оно контролируется небольшой (1,50,5 км) интрузией габбро, испытавшей метаморфизм в условиях амфиболитовой фации. Месторождение разбито тектоническими нарушениями (типа сбросов) северо-западного простирания на три блока с амплитудой смещения около 100 м. При бортовом содержании Fe общ. 15 % в каждом из них выделяется от трех до пяти рудных тел пластообразной, линзообразной формы мощностью от 4 до 128 м, протяженностью по простиранию от 110 до 411 м и по падению – от 110 до 640 м. Главными рудными минералами являются магнетит (до 60 %) и ильменит (до 30 %), второстепенными – пирит и пирротин. Среднее содержание основных компонентов в рудах колеблется в пределах (%): Fe общ. 23,5–35,7; TiO 2 4,2–6,0; V 2 O 5 0,15–0,24; P 2 O 5 0,48–0,51; S 0,8–1,04.

Железорудное сырье (ЖРС) - основной вид металлургического сырья, которое используется в черной металлургии для производства чугуна, железа прямого восстановления (ЖПВ, англ. DRI) и горячебрикетированного железа (ГБЖ, англ. HBI).

Человек начал изготавливать и использовать изделия из железа в период «железного» века –примерно четыре тысячи лет назад. Сегодня железные руды –одно из наиболее распространенных полезных ископаемых. Пожалуй только угли и строительные материалы извлекаются из недр в больших объемах. Более 90% железных руд используются в черной металлургии для производства чугуна и стали.

Чугун - сплав железа с углеродом (2-4%), как правило, хрупок и содержит примеси кремния, марганца, серы, фосфора, а иногда легирующих элементов - хрома, никеля, ванадия, алюминия и др. Чугун получают из железных руд в доменных печах. Основная масса чугуна (свыше 85%) перерабатывается в сталь (предельный чугун), меньшая часть применяется для изготовления фасонного литья (литейный чугун).

Сталь – ковкий сплав железа с углеродом (и легирующие добавки), основной конечный продукт переработки железных руд. Сталь обладает высокой прочностью, вязкостью, способностью легко изменять форму при горячей и холодной обработке давлением, приобретать в зависимости от химического состава и способа термической обработки нужные свойства: жаропрочность, сопротивление истиранию, коррозионную стойкость. Благодаря этому сталь является важнейшим конструкционным материалом.

Продукция черной металлургии применяется во всех сферах промышленного производства, но в основном в машиностроении и капитальном строительстве.

Железная руда является сырьем для производства черных металлов. Железную руду, извлеченную из недр, в горном деле принято называть «сырой рудой».

Железорудное сырье (ЖРС) – вид металлургического сырья, которое используется в черной металлургии для производства чугуна и металлизированного продукта (DRI и HBI), а также в незначительном количестве в выплавке стали. Железорудное сырье подразделяется на два вида – подготовленное (агломерированное) и неподготовленное (неагломерированное) сырье. Подготовленное ЖРС – это сырье готовое для использования в доменных печах для производства чугуна. Неподготовленное ЖРС является сырьем для производства агломерированного сырья. Неподготовленное ЖРС – это концентрат, доменная и аглоруда. Концентрат производится, в основном, в результате магнитной сепарации измельченной железной руды с низким содержанием железа. Извлечение железа в концентрат составляет в среднем около 80%, содержание железа в концентрате 60-65%.

Аглоруда (железорудная мелочь) вырабатывается из богатой руды с высоким содержанием железа в результате дробления, грохочения, дешламации, крупность -10 мм.

Доменная (крупнокусковая руда) также вырабатывается из богатой руды, крупность куска -70+10 мм. Железорудное сырье для доменного процесса подвергается агломерации и окускованию. Агломерат получают из аглоруды и концентрата, а для производства окатышей применяются только концентраты.

Окатыши производятся из железорудного концентрата с добавлением известняка в результате окомкования смеси (гранулы диаметром 1 см) и последующего обжига.

Горячебрикетированное железо не являются ЖРС, т.к. фактически это уже продукты металлургического передела. В качестве сырья для производства агломерата используются смесь из аглоруды, сидерита, известняка и железосодержащих отходов производства с высоким содержанием железа (окалина и др.). Смесь также подвергается окомкованию и спеканию.

Металлургическая ценность железных руд и концентратов определяется содержанием в них полезного компонента (Fe), а также полезных (Mn, Ni, Cr, V, Ti), вредных (S, P, As, Zn, Pb, Cu, K, Na) и шлакообразующих (Si, Ca, Mg, Al) примесей. Полезные примеси являются естественными легирующими элементами стали, улучшающими ее свойства. Вредные примеси или ухудшают свойства металла (сера и медь придают металлу красноломкость, фосфор - хладоломкость, мышьяк и медь понижают свариваемость), или усложняют процесс выплавки чугуна (цинк разрушает огнеупорную кладку печи, свинец – лещадь, калий и натрий вызывают образование настылей в газоходах).

Содержание серы в товарной руде не должно превышать 0,15%. В рудах и концентратах, используемых для производства агломерата и окатышей, допустимое содержание серы может быть до 0,6%, так как при агломерации и обжиге окатышей степень удаления серы достигает 60- 90%. Предельное содержание фосфора в руде, агломерате и окатышах 0,07-0,15%. При выплавке обычных передельных чугунов допускается наличие в железорудной части доменной шихты (не более) As 0,05-0,1%, Zn 0,1-0,2%, Cu до 0,2%. Шлакообразующие примеси разделяются на основные (Ca, Mg) и кислые (Si, Al). Предпочтительны руды и концентраты с более высоким отношением основных окислов к кислым, так как сокращается ввод сырых флюсов при последующем металлургическом переделе.

Природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объеме, когда промышленное извлечение железа целесообразно. Хотя железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех горных пород, но под названием железных руд понимают только такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо.

Различаются следующие промышленные типы железных руд:

• Титано-магнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в базитах и ультрабазитах;
• Апатит-магнетитовые в карбонатитах;
• Магнетитовые и магно-магнетитовые в скарнах;
• Магнетит-гематитовые в железных кварцитах;
• Мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам);
• Гётит-гидрогётитовые в корах выветривания.

Существует три вида железорудной продукции, использующиеся в чёрной металлургии: сепарированная железная руда (обогащённая методом сепарации рассыпчатая руда), аглоруда (спечённая, окускованная путем термической обработки) и окатыши (сырая железосодержащая масса с добавлением флюсов (обычно, известняка); формуется в шарики диаметром около 1-2 см).

Х имический состав

По химическому составу железные руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнетит, или магнитный железняк; гётит, или железный блеск (красный железняк); лимонит, или бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды; наконец, сидерит, или шпатоватый железняк (железный шпат), и его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Богатая железная руда

Богатая железная руда имеет содержание железа свыше 57 %, а кремнезёма менее 8…10 %, серы и фосфора менее 0,15 %. Представляет собой продукт природного обогащения железистых кварцитов, созданных за счёт выщелачивания кварца и разложения силикатов при процессах длительного выветривания или метаморфоза. Бедные железные руды могут содержать минимум 26% железа.

Выделяют два главных морфологических типа залежей богатой железной руды: плоскоподобные и линейные. Плоскоподобные залегают на вершинах крутопадающих пластов железистых кварцитов в виде значительных по площади с карманоподобной подошвой и относятся к типовым корам выветривания. Линейные залежи представляют падающие в глубину клиноподобные рудные тела богатых руд в зонах разломов, трещинуватостей, дробления, изгибов в процессе метаморфоза. Руды характеризуются высоким содержанием железа (54…69 %) и низким содержанием серы и фосфора. Наиболее характерным примером метаморфозных месторождений богатых руд могут быть Первомайское и Жёлтоводское месторождения в северной части Кривбасса. Богатые железные руды идут на выплавку стали в мартеновском, конвертерном производстве или для прямого восстановления железа(горячебрикетированное железо).

Запасы

Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, в которых содержится около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, на долю месторождений железной руды России и Бразилии приходится по 18% мировых запасов железа. Мировые ресурсы и запасы железных руд по состоянию на 01.01.2010:

Крупнейшие производители железорудного сырья в 2010 году

По данным U.S. Geological Survey, мировая добыча железной руды в 2009 году составила 2,3 млрд тонн (рост на 3,6 % по сравнению с 2008 годом).